14401-51-5 / 4-氯苯甲脒鹽酸鹽的制備

背景及概述

脒是一類含氮羧酸類化合物，種類繁多，最常見的有甲脒、環(huán)脒和聚脒等。甲脒中的亞氨基和氨基能夠相互轉(zhuǎn)化，形成互變異構(gòu)體，在農(nóng)藥上應(yīng)用廣泛，綠色安全。脒類化合物在農(nóng)藥、醫(yī)藥上有很廣泛的用途，早年發(fā)現(xiàn)某些脒鹽可以治療血吸蟲?。ǖ拘暂^大），現(xiàn)在脒鹽的主要用途是合成嘧啶環(huán)。苯甲脒鹽類化合物也是一類重要的化合物，研究發(fā)現(xiàn)長鏈烷氧基取代的苯甲脒鹽具有表面活性劑的作用，而被稱為殺蟲脒、克死螨的氯苯甲脒對于水稻螟蟲、棉花紅蜘蛛、紅鈴蟲、果樹紅蜘蛛、介殼蟲等有很好的防治作用并且具有良好的內(nèi)吸作用，用作殺蟲劑、殺螨劑效果很好。脒鹽在含氮雜環(huán)的合成中應(yīng)用廣泛，合成方法一般采用酸催化法即Pinner法。4-氯苯甲脒鹽酸鹽英文名稱：4-Chlorobenzene-1-carboximidamidehydrochloride，中文別名：對氯苯甲脒鹽酸鹽，CAS號：14401-51-5，分子式：C7H8Cl2N2，分子量 :191.058，沸點：241.1ºCat760mmHg，熔點：244°C。

制備

脒鹽合成方法一般采用酸催化法即Pinner法，此方法脂肪族腈或芳香腈作原料均可，盡管這種方法的收率很高，但使用氯化氫氣及氨氣，實驗室合成頗為不便且污染大、反應(yīng)周期長。在工業(yè)化生產(chǎn)中氯化氫氣腐蝕性強、毒性高、對設(shè)備要求高，應(yīng)用時采用如搪瓷等材料制作的設(shè)備，并要有嚴格的安全措施，雖然有工業(yè)品供應(yīng)，但價格高，運輸、貯存危險性大，因此工業(yè)化生產(chǎn)中要考慮設(shè)備及氯化氫氣的來源問題?；谝陨先秉c筆者改進了Pinner法，采用堿催化法合成了標(biāo)題化合物。這種方法反應(yīng)條件緩和，無污染，對α-位有吸電子基的脂肪族及芳香腈有較高的收率，適于實驗室合成且易于實現(xiàn)工業(yè)化。筆者采用此法成功合成標(biāo)題化合物，并且通過強化反應(yīng)條件，顯著地縮短了各步反應(yīng)時間、降低了反應(yīng)溫度[1]。4-氯苯甲脒鹽酸鹽的合成路線圖如下圖：

圖14-氯苯甲脒鹽酸鹽的合成路線圖

在室溫條件下將0.1mol對氯苯甲腈、100mL無水乙醇加入到250mL四口瓶中，同時開動攪拌，15min左右對氯苯甲腈完全溶解；再加入氨基鈉，為防止氨基鈉暴露空氣中被氧化，將稱好的氨基鈉放在封閉的試劑瓶中分批加入，待全部加入完畢后，反應(yīng)14h；將氯化銨一次性加入0.1mol，同時升高溫度至60℃反應(yīng)2h反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)液趁熱真空抽濾后濾液用鹽酸調(diào)節(jié)pH值1~2，使用接有真空泵的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，在0.085MPa真空度下將濾液減壓蒸餾回收，余下部分乙醇倒入表面皿中風(fēng)干得到淡黃色固體，放入烘箱82℃烘干12h后研磨放入自封袋內(nèi)保存，收率在85%左右。IR（KBr，v／cm-1）：3291（N-H），3256.74~3080.26（NH3+，Ar-H）；1658.5，1599.8（C＝N），847.5（＝C-H），原料對氯苯甲腈中C≡N（2225.70）消失。m.p.238~242℃（理論值：244~245℃）。

結(jié)果與討論

1）筆者研究創(chuàng)新在用堿催化法來制備脒鹽，其中以氨基鈉作為第一步反應(yīng)物與溶劑乙醇產(chǎn)生乙醇鈉和氨氣，乙醇鈉作為加成的催化劑，氨氣作為第二步胺化的原料可以在第一步反應(yīng)完全后及時參與第二步的反應(yīng)，使第二步反應(yīng)充分。

2）關(guān)鍵技術(shù)是第一步要在室溫下反應(yīng)，溫度不能超過35℃，否則會有副反應(yīng)發(fā)生，第一步加成產(chǎn)物部分會發(fā)生熱分解生成酰胺和氯乙烷，反應(yīng)方程式如下。

3）較以前的Pinner（酸催化法）合成方法，堿催化法無污染條件緩和，易于控制，并且筆者實驗采用的氨基鈉與乙醇反應(yīng)生成乙醇鈉作為加成反應(yīng)的催化劑，較參考文獻中直接用醇堿作為催化劑的方法在溫度、時間控制方面更為適宜：溫度低，時間明顯縮短并且反應(yīng)完全、易于控制，為脒鹽合成方法提供了較新的合成方法。

4）發(fā)展趨勢?？梢愿鼡Q高活性的催化劑，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進一步更優(yōu)化反應(yīng)條件提高收率；另一方面脒鹽的提純?nèi)匀淮嬖趩栴}，筆者進行了初步提純，但不是高純度的，實驗的側(cè)重點是避免了副反應(yīng)。

5）高純度脒類鹽酸鹽的提純方法可以參考有關(guān)文獻。將酸催化法或堿催化法得到的脒類鹽酸鹽粗產(chǎn)品配成甲醇溶液蒸發(fā)干燥得脒類鹽酸鹽結(jié)晶，準(zhǔn)確稱重后用氫氧化鈉滴定法測定其中氯化銨的含量，再根據(jù)濃縮倍數(shù)算出脒鹽的甲醇溶液中氯化銨的含量，再加入醇鹽，醇鹽與氯化銨的物質(zhì)的量比為0.95~1.05，回流冷凝（最好保持溶液沸騰）0.5h后加入分子篩或大孔吸附樹脂做為吸附劑，最后將除去氯化銨的脒鹽的醇溶液減壓蒸餾出固體結(jié)晶，即高純度脒鹽產(chǎn)品，純度可達98.8%，氯化銨的含量0.4%。

結(jié)論

筆者采用堿催化法來制備苯甲脒鹽酸鹽，選用乙醇做溶劑，氨基鈉為原料，優(yōu)勢是氨基鈉與乙醇反應(yīng)既能生成第一步需要的催化劑乙醇鈉，又能產(chǎn)生氨氣可以作為第二步胺化的原料，使第二步反應(yīng)及時開始；第一步的溫度控制在室溫，避免了高溫發(fā)生副反應(yīng)（熱分解反應(yīng)）；兩步反應(yīng)的時間較以前的文獻大大縮短，第一步時間14h，第二步的時間2h；筆者方法反應(yīng)原料易得，反應(yīng)條件溫和，易于控制，適合業(yè)化生產(chǎn)。所得產(chǎn)物產(chǎn)品總收率達到85%以上。且最終產(chǎn)品經(jīng)過IR、熔點測定確定。

參考文獻

[1] 廉應(yīng)江，陳安良，馮俊濤，等．芳香二脒類化合物合成及抑菌活性的初步研究［J］．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，33（7）：45．